IMPELLERS FOR CENTRIFUGAL PUMPS

Description

[0001] THIS INVENTION relates to an impeller for a centrifugal pump for fluids with abrasive solids in suspension. A problem in pumping fluids of this nature is the abrasive action and wear on the components and resultant enlargement of clearances between the rotary and stationary members and consequent leakage and slippage of the fluid pumped, serious loss of head and efficiency and a reduction in serviceable life of the wearing parts, particularly the impeller and parts of the casing, or the casing liners, adjacent the sides of the impeller.

[0002] A means commonly employed to alleviate this problem is to provide the sides of the impeller with a plurality of auxiliary vanes projecting towards, and conforming with suitable running clearance to the walls of the casing adjacent the impeller. These auxiliary vanes can be of various designs such as a straight radial, straight inclined to radial, curved or a combination of such shapes; their objective being to minimise, by their centrifugal action on the fluid in the side clearance spaces, leakage and ingress thereto of fluid with abrasive suspended particles discharged from the impeller. Such vanes as are in use have been described for this purpose as outwardly diverging so that at the circumference of the impeller the periphery space between adjacent vanes is much greater -_ typically two or three times as great _ as it is at the inner ends of the vanes. (see Australia Patent 22513/29).

[0003] In more recent improvements (Australia Patent Application 30237/84) an annular projection has been extended around the periphery of the impeller to minimise the inward penetration of fluid discharged from the impeller and the associated ingress of abrasive particles into the side clearances between the impeller and casing.

[0004] A problem however with all these previous inventions is that the centrifugal pressure field generated by these auxiliary vanes causes a net flow of fluid from the inner (boss end) of the vane passage to the periphery. This flow sets up a recirculating pattern in the clearance between the rotating impeller and the stationary side of the casing as the fluid flows back along the wall of the casing to replace that which is pumped out between the auxiliary vanes (see Fig. 1). This recirculating flow of abrasive fluid causes severe wear problems which result in increased clearances which further exacerbates the resulting recirculation and wear.

[0005] It is the primary objective of the present invention to provide auxiliary impeller side vanes so designed as to restrict this recirculation and thus improve the wear life of the impeller and casing or casing liners.

[0006] In one broad form the invention comprises an impeller (1) for a centrifugal pump for fluids with abrasive solids in suspension, the impeller comprising: a planar rotatable member having an axis of rotation; a plurality of substantially radially extending primary vanes located on one face of said rotatable member and forming a central intake opening aligned along the axis of rotation, said primary vanes being adapted to pump liquid through the pump when said impeller is positioned in a pump casing; a plurality of generally radially directed auxiliary vanes (3) located on the other face of said rotatable member and extending from near a central portion of said other face to adjacent the periphery of the rotatable member, said auxiliary vanes (3) projecting axially from said other face; and an annular projection (5) running about the periphery of the outer ends of said auxiliary vanes (3); characterised in that there is provided; at least one further annular projection (7, 8, 10) concentric to the peripheral annular projection (5) and located intermediate the peripheral annular projection (5) and the said axis of rotation and extending between adjacent auxiliary vanes (3) to cooperate with the peripheral annular projection to limit recirculation of the working fluid of the pump along said other face.

[0007] The peripheral annular projection extends all the way around the circumference however the internal projections may form an annular ring or rings or be discontinuous forming pockets between the auxiliary vanes.

[0008] The main aim of these annular projections is to disrupt the smooth flow of abrasive fluid from the impeller boss to the periphery and thus reduce the level of recirculation.

[0009] The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings in which:

Fig. 2 illustrates a sectional view of the impeller according to one embodiment of the present invention in the casing of a centrifugal pump for fluids with abrasive solids in suspension;

Fig. 3 illustrates a bottom plan view of the impeller illustrated above showing the position of the back auxiliary vanes and projections.

Fig. 4 illustrates a bottom plan view of a second embodiment of the invention showing the discontinuous annular projections and auxiliary vanes.

[0010] The embodiments of the present invention shown in the beforementioned drawings comprises a plurality of auxiliary vanes outwardly projecting from the sides of the impeller 1 and conforming with suitable running clearances to the walls of the casing 2 within which the impeller rotates.

[0011] As shown in Figs. 2 and 3 there is provided a plurality of radially extending auxiliary vanes 3 and 4 (backwardly sloping with respect to the direction of rotation) located on the shaft side and inlet side respectively of the impeller 1. Located in this embodiment on the periphery of the impeller 1 are annular projections 5 and 6 which join the respective radial auxiliary vanes 3 and 4. Concentric projections 7 and 8 are provided on the back surface of the impeller to form pockets 9 thereon.

[0012] The heights of the various auxiliary vanes and projections are identical but could vary depending upon the individual pump geometry. Likewise the number of concentric annular projections could vary.

[0013] Another embodiment of the present invention is shown in Fig. 4 wherein the internal projections 10 are staggered with respect to adjacent internal projections, to produce irregular shaped pockets 11.

[0014] While the projections 10 are shown as arcuately extending they could be of any suitable shape or configuration such as straight, sloping or bent.

Claims

1. An impeller (1) for a centrifugal pump for fluids with abrasive solids in suspension, the impeller comprising: a planar rotatable member having an axis of rotation; a plurality of substantially radially extending primary vanes located on one face of said rotatable member and forming a central intake opening aligned along the axis of rotation, said primary vanes being adapted to pump liquid through the pump when said impeller is positioned in a pump casing; a plurality of generally radially directed auxiliary vanes (3) located on the other face of said rotatable member and extending from near a central portion of said other face to adjacent the periphery of the rotatable member, said auxiliary vanes (3) projecting axially from said other face; and an annular projection (5) running about the periphery of the outer ends of said auxiliary vanes (3); characterised in that there is provided at least one further annular projection (7, 8, 10) concentric to the peripheral annular projection (5) and located intermediate the peripheral annular projection (5) and the said axis of rotation and extending between adjacent auxiliary vanes (3) to cooperate with the peripheral annular projection to limit recirculation of the working fluid of the pump along said other face.

2. An impeller for a centrifugal pump for fluids with abrasive solids in suspension, according to Claim 1, wherein said at least one further projection comprises a discontinuance projection (10) between adjacent auxiliary vanes (3).

3. An impeller (1) for a centrifugal pump for fluids with abrasive solids in suspension, the impeller comprising; two substantially parallel rotatable members aligned to rotate about a common axis of rotation and defining a central intake opening in one of the rotatable members aligned along the axis of rotation; a plurality of substantially radially extending primary vanes extending between the rotatable members, and extending generally radially from the axis of rotation, so as to pump liquid through the pump when said impeller is installed in a pump casing; a plurality of generally radially directed auxiliary vanes (3) located on an outer face of at least one of the rotatable members from near a central portion of said outer face to adjacent the periphery of the rotatable member, said vanes (3) projecting axially from said outer face; and an annular projection (5) running about the periphery of the rotatable member along said outer face and connecting with the outer ends of said auxiliary vanes (3); characterised in that there is provided at least one further annular projection (7, 8, 10) concentric to the peripheral annular projection (5) and located intermediate the peripheral annular projection (5) and the said axis of rotation and extending between adjacent auxiliary vanes (3), to cooperate with the peripheral annular projection to limit recirculation of the working fluid of the pump along said outer face.

4. An impeller for a centrifugal pump for fluids with abrasive solids in suspension, according to Claim 3, wherein said at least one further projection (10) comprises a discontinuance projection between adjacent auxiliary vanes (3).

5. An impeller for a centrifugal pump for fluids with abrasive solids in suspension, according to any preceding claim, wherein, in addition to the peripheral annular projection (5) there are two further annular projections (7, 8, 10) joining the auxiliary vanes (3) at spaced radial positions therealong to define between the annular projections and the auxiliary vanes a plurality of pockets (9, 11) each closed on the four sides.

Revendications

1. Rotor (1) pour pompe centrifuge pour fluides contenant des solides abrasifs en suspension, le rotor comprenant :

- un organe rotatif plan comportant un axe de rotation ;

- plusieurs aubes principales s'étendant sensiblement radialement, situées sur une face dudit organe rotatif et formant une ouverture d'admission centrale alignée avec l'axe de rotation, lesdites aubes principales étant adaptées pour pomper un liquide à travers la pompe quand ledit rotor est placé dans un corps de pompe ;

- plusieurs aubes auxiliaires (3) orientées dans l'ensemble radialement situées sur l'autre face dudit organe rotatif et s'étendant depuis près d'une partie centrale de ladite autre face jusqu'à proximité de la périphérie de l'organe rotatif, lesdites aubes auxi­liaires (3) étant saillantes axialement à partir de ladite autre face ; et

- une saillie annulaire (5) reliant entre elles les extrémités périphériques externes desdites aubes auxiliaires (3) ; caractérisé en ce qu'il est prévu au moins une saillie annulaire supplémentaire (7,8,10) concentrique à la saillie annulaire périphérique (5) et située entre la saillie annulaire périphérique (5) et ledit axe de rotation et s'étendant entre des aubes auxiliaires voisines (3) pour coopérer avec la saillie annulaire périphérique à la limitation de la recirculation du fluide de travail de la pompe sur ladite autre face.

2. Rotor pour pompe centrifuge pour fluides contenant des solides abrasifs en suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins une saillie supplémentaire est constituée par une saillie à discontinuités (10) entre des aubes auxiliaires voisi­nes (3).

3. Rotor (1) pour pompe centrifuge pour fluides contenant des solides abrasifs en suspension, le rotor comprenant :

- deux organes rotatifs sensiblement parallè­les alignés pour tourner autour d'un axe commun de rotation et formant une ouverture d'admission centrale, dans l'un des organes rotatifs, alignée avec l'axe de rotation ;

- plusieurs aubes principales s'étendant sensiblement radialement entre les organes rotatifs, et s'étendant dans l'ensemble radialement depuis l'axe de rotation de manière à pomper du liquide à travers la pompe quand ledit rotor est placé dans un corps de pompe;

- plusieurs aubes auxiliaires orientées dans l'ensemble radialement situées dans une face extérieure d'au moins un des organes rotatifs depuis près d'une partie centrale de ladite face extérieure jusqu'à proxi­mité de la périphérie de l'organe rotatif, lesdites aubes (3) étant saillantes axialement à partir de ladite face extérieure ; et

- une saillie annulaire (5) s'étendant le long de la périphérie de l'organe rotatif sur ladite face extérieure et joignant les extrémités extérieures desdi­tes aubes auxiliaires (3) ; caractérisé en ce qu'il est prévu au moins une saillie annulaire supplémentaire (7,8,10) concentrique à la saillie annulaire périphérique (5) et située entre la saillie annulaire périphérique (5) et ledit axe de rotation et s'étendant entre des aubes auxiliaires voisines (3) pour coopérer avec la saillie annulaire périphérique à la limitation de la recirculation du fluide de travail de la pompe sur ladite face extérieure.

4. Rotor pour pompe centrifuge pour fluides contenant des solides abrasifs en suspension selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite au moins une saillie supplémentaire (10) est constituée par une saillie à discontinuités entre des aubes auxiliaires voisines (3).

5. Rotor pour pompe centrifuge pour fluides contenant des solides abrasifs en suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en plus de la saillie annulaire périphérique (5) il y a deux saillies annulaires supplémentaires (7,8,10) joignant les aubes auxiliaires (3) à des positions radiales espacées de celles-ci pour former entre les saillies annulaires et les aubes auxiliaires plusieurs cases (9, 11) chacune fermée aux quatre côtés.

Ansprüche

1. Laufrad (1) für eine Kreiselpumpe für Fluids mit sich darin in Suspension befindlichen Schleiffeststoffen, wobei das Laufrad aufweist: ein ebenes, drehbares Teil, das eine Drehachse hat; eine Vielzahl von sich im wesentlichen radial erstreckenden Haupt­schaufeln, die auf einer Stirnseite des drehbaren Teils ange­ordnet sind und eine entlang der Drehachse ausgerichtete zentrale Eintrittsöffnung bilden, wobei die Hauptschaufeln dazu dienen, Flüssigkeit durch die Pumpe zu pumpen, wenn das Laufrad in einem Pumpengehäuse angeordnet ist; eine Vielzahl von insgesamt radial gerichteten Hilfsschaufeln (3), die auf der anderen Stirnseite des drehbaren Teils angeordnet sind und sich aus der Nähe eines zentralen Teils der anderen Stirnseite bis an den Umfang des drehbaren Teils erstrecken, wobei die Hilfsschaufeln (3) von der anderen Stirnfläche axial vorstehen; und einen ringförmigen Vor­sprung (5), der um den Umfang der äußeren Enden der Hilfsschaufeln (3) verläuft; dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer ringförmiger Vorsprung (7, 8, 10) konzentrisch zu dem peripheren ringförmigen Vorsprung (5) vorgesehen und zwischen dem peripheren ringförmigen Vorsprung (5) und der Drehachse angeordnet ist und sich zwischen benachbarten Hilfsschaufeln (3) erstreckt, um in Zusammenwirkung mit dem peripheren ringförmigen Vorsprung die Umwälzung des Arbeitsfluids der Pumpe entlang der anderen Stirn­seite zu begrenzen.

2. Laufrad für eine Kreiselpumpe für Fluids mit sich darin in Suspension befindlichen Schleiffeststoffen nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine weitere Vorsprung ein diskontinuierlicher Vorsprung (10) zwischen benachbarten Hilfsschaufeln (3) ist.

3. Laufrad (1) für eine Kreiselpumpe für Fluids mit sich darin in Suspension befindlichen Schleiffeststoffen, wobei das Laufrad aufweist: zwei im wesentlichen paralelle drehbare Teile, die so ausgerichtet sind, daß sie sich um eine gemeinsame Drehachse drehen und eine zentrale Eintrittsöffnung in einem der drehbaren Teile bilden, die längs der Drehachse ausgerichtet ist; eine Viel­zahl von sich im wesentlichen radial erstreckenden Hauptschaufeln, die sich zwischen den drehbaren Teilen erstrecken und sich von der Drehachse aus insgesamt radial erstrecken, so daß sie Flüssigkeit durch die Pumpe pumpen, wenn das Laufrad in ein Pumpengehäuse eingebaut ist; eine Vielzahl von insgesamt radial gerichteten Hilfsschaufeln (3), die an einer äußeren Stirnseite von wenigstens einem der drehbaren Teile von der Nähe eines zentralen Teils der äußeren Stirnseite bis an den Umfang des drehbaren Teils ange­ordnet sind, wobei die Schaufeln (3) von der äußeren Stirnseite axial vorstehen; und einen ringförmigen Vorsprung (5), der um den Umfang des drehbaren Teils längs der äußeren Stirnseite verläuft und mit den äußeren Enden der Hilfsschaufeln (3) verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiterer ringförmiger Vorsprung (7, 8, 10) konzentrisch zu dem peripheren ringförmigen Vorsprung (5) vorgesehen und zwischen dem peripheren ringförmigen Vorsprung (5) und der Drehachse angeordnet ist und sich zwischen benachbarten Hilfsschaufeln (3) erstreckt, um in Zusammenwirkung mit dem peripheren ringförmigen Vorsprung die Umwälzung des Arbeitsfluids der Pumpe längs der äußeren Stirnseite zu begrenzen.

4. Laufrad für eine Kreiselpumpe für Fluids mit sich darin in Suspension befindlichen Schleiffeststoffen nach Anspruch 3, wobei der wenigstens eine weitere Vorsprung (10) ein diskontinuierlicher Vorsprung zwischen benachbarten Hilfsschaufeln (3) ist.

5. Laufrad für eine Kreiselpumpe für Fluids mit sich darin in Suspension befindlichen Schleiffeststoffen nach einem der vorher­gehenden Ansprüche, wobei zusätzlich zu dem peripheren ringförmi­gen Vorsprung (5) zwei weitere ringförmige Vorsprünge (7, 8, 10) vorgesehen sind, welche die Hilfsschaufeln (3) an beabstandeten radialen Stellen längs derselben verbinden, um zwischen den ring­förmigen Vorsprüngen und den Hilfsschaufeln eine Vielzahl von Taschen (9, 11) zu bilden, die auf den vier Seiten jeweils ge­schlossen sind.

Drawing